Auditory and Visual Electrophysiology of Deaf Children with Cochlear Implants: Implications for Cross-modal Plasticity

Abstract

Deaf children who receive a cochlear implant early in life and engage in intensive oral/aural therapy often make great strides in spoken language acquisition. However, despite clinicians’ best efforts, there is a great deal of variability in language outcomes. One concern is that cortical regions which normally support auditory processing may become reorganized for visual function, leaving fewer available resources for auditory language acquisition. The conditions under which these changes occur are not well understood, but we may begin investigating this phenomenon by looking for interactions between auditory and visual evoked cortical potentials in deaf children. If children with abnormal auditory responses show increased sensitivity to visual stimuli, this may indicate the presence of maladaptive cortical plasticity. We recorded evoked potentials, using both auditory and visual paradigms, from 25 typical hearing children and 26 deaf children (ages 2–8 years) with cochlear implants. An auditory oddball paradigm was used (85% /ba/ syllables vs. 15% frequency modulated tone sweeps) to elicit an auditory P1 component. Visual evoked potentials (VEPs) were recorded during presentation of an intermittent peripheral radial checkerboard while children watched a silent cartoon, eliciting a P1–N1 response. We observed reduced auditory P1 amplitudes and a lack of latency shift associated with normative aging in our deaf sample. We also observed shorter latencies in N1 VEPs to visual stimulus offset in deaf participants. While these data demonstrate cortical changes associated with auditory deprivation, we did not find evidence for a relationship between cortical auditory evoked potentials and the VEPs. This is consistent with descriptions of intra-modal plasticity within visual systems of deaf children, but do not provide evidence for cross-modal plasticity. In addition, we note that sign language experience had no effect on deaf children’s early auditory and visual ERP responses.

Auditory cortical plasticity in cochlear implant users

“…A recent study examined differences in visually evoked potentials and auditory evoked potentials between normal hearing and congenitally deaf children. Auditory N1 latency and amplitude, as well as visual N1 latency were reduced, but these changes were not associated across sensory modalities, indicating intra-modal rather than crossmodal plasticity [47].…”

Saliency of Vowel Features in Neural Responses of Cochlear Implant Users

“…55,56 Children using CIs show reduced amplitude of a syllable-evoked P1 and a lack of latency shift associated with normative aging. 57 Like the normal hearing children, most of the children implanted before the age of 4 years show a syllable-evoked P1 in the inferior temporal gyrus and superior temporal sulcus, 55 whereas children implanted after 7 years age do not show a focused P1 in the auditory cortex when performing basic auditory tasks. Most of them rather show activity in the parietotemporal cortex contralateral to the side of stimulation, which is usually associated with the dorsal visual stream.…”

Processamento auditivo em crianças ouvintes filhas de surdos sinalizadores: um estudo caso-controle

“…Estudos demonstram que a falta de estimulação auditiva no início da infância pode provocar um processo de maturação intermodal em surdos, e estímulos visuais passam a ativar o córtex auditivo (Nishimura et al, 1999;Finney et al, 2001;Lee et al, 2001;Corina et al, 2017).…”

“…Dulcet et al (2006) relatam que os benefícios auditivos limitados de um implante coclear, observados em crianças que adquiriram a língua de sinais como primeira língua, podem estar relacionados à indisponibilidade de estruturas corticais que normalmente processam as informações acústicas, uma vez que estas foram recrutadas por informações visuais. Contudo, esse assunto ainda é controverso e há outros estudos que afirmam que a aquisição da língua de sinais não interfere na aprendizagem da língua falada e pode até minimizar possíveis danos cognitivos em decorrência da privação sensorial em crianças pré-implantadas (Lyness et al, 2013;Campbell et al, 2014;Giezen et al, 2014;Corina et al, 2017). Embora ainda não haja um consenso na literatura sobre os impactos da plasticidade cruzada induzida pela aquisição da língua de sinais no desenvolvimento das habilidades auditivas, considerando o estudo de Olulade (2014) que mostra maturação atípica em córtex auditivo de ouvintes que adquiriram a língua de sinais na primeira infância, é provável que tenha ocorrido uma maturação diferenciada em áreas corticais auditivas entre as crianças do GE e as do GC da presente pesquisa.…”

“…observaram que após receberam o implante coclear, a maioria das crianças que utilizava a língua de sinais para se comunicar, passou a perceber a presença do som mas não conseguiu desenvolver a compreensão para sons linguísticos orais. Contudo, ainda não há um consenso na literatura sobre esse assunto, e outros estudos afirmam que a língua de sinais, quando adquirida nos primeiros anos de vida, não interfere na aquisição da língua oral e pode, inclusive, auxiliar o desenvolvimento cognitivo(Lyness et al, 2013;Campbell et al, 2014; Giezen et al, 2014;Corina et al, 2017). dos limites de normalidade, destras, sem histórico de doenças sistêmicas e/ou neurológicas que possam afetar o sistema nervoso central, sem conhecimento prévio de música ou segunda língua oral e cujos pais apresentem surdez neurossensorial prélinguística e comunicação por meio de Libras (Língua Brasileira de Sinais).…”